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摘 要

铁磁谐振现象是电力系统中常见的一种内部过电压。在电磁式电压互感器中，由于一般所用的电磁式电压互感器的铁芯都是铁磁材料，当系统中发生某种冲击扰动的时候，如断路器突然合闸，电网产生瞬时接地等，都可能使一相或两相对地电压瞬间升高，致使电压互感器的铁芯饱和，激磁电感下降，这样线路与设备的接地电容和互感器铁芯的电感会使得系统产生铁磁谐振现象，这种现象可能损坏线路设备的绝缘水平，给电力系统的安全运行造成不良影响。所以，为了保证电力系统的供配电安全，我们需要对铁磁谐振过电压的机理有着充分的认识。

本文首先介绍了电磁式电压互感器及其工作原理，然后对铁磁谐振的发生过程和产生原理做了详细的讲解。再针对铁磁谐振现象选用MATLAB中的Simulink程序中的Simpower system 工具箱内的各种元件模块，搭建了仿真模型来模拟运行中可能出现的各种状况，根据得到的结果和以有的研究成果来提出相应的措施来抑制或消除铁磁谐振现象。

关键词：电磁式电压互感器、铁磁谐振、过电压、消谐措施

Simulation on Ferroresonance of Potential Transformer

Abstract

Ferroresonance over voltage is a kind of inner over voltage that always occurs in electric system. Becausegenerally used electromagnetic voltage transformer cores are ferromagnetic materials. When the system is in some kind of shock disturbances occurs ,such as the circuit breaker closing suddenly, instantaneous grounding grid ,may make one phase or two-phase voltage to a transient increase, resulting in voltage transformer core saturation, the magnetizing inductance drops caused ferroresonance in electric system. This phenomenon may damage the insulation levels of line equipment and cause adverse effects of the electric system. In order to ensure the safety of power supply and distribution system, we need to have a full understandingof the ferromagneti-cresonance over-voltage.

This paper introduce the theory of theelectromagnetism Type Voltage Transformer firstly. then combines the arithmetic theory and power model,selects the proper parameters, uses the MATLAB and simulation,and anyalyzes the results of the simulation.According to the results obtained and the research results to propose a-ppropriate measures to suppress or eliminate the ferromagnetic resonance phenomenon.

Keywords:Electromagnetism Type Voltage Transformer, ferroresonance, over voltage,treatments to eliminate ferroresonance

目 录

摘要 I

Abstract II

第1章 引言 1

1.1课题的研究背景和意义 1

1.2 课题的研究情况 1

1.3 本文的主要工作 2

第2章 电压互感器的工作原理和铁磁谐振现象 3

1.1电压互感器的分类 3

2.2 电磁式电压互感器的工作原理 3

2.3 铁磁谐振现象的原理和特点 4

2.4电磁式电压互感器中的铁磁谐振现象 6

2.5 铁磁谐振现象对电力系统的影响 7

2.6 本章小结 7

第3章 基于MATLAB软件的仿真和分析 8

3.1 Simulink仿真工具和PSB模块 8

3.2等效电路模型的建立 9

3.3电磁式电压互感器的MATLAB仿真模型 9

3.4仿真结果及分析 11

3.5本章小结 14

第4章 铁磁谐振消谐措施的研究 15

4.1产生铁磁谐振的原因和条件 15

4.2铁磁谐振频率区域的划分 15

4.3 防止铁磁谐振的主要措施 16

4.4本章小结 16

致谢 17

参考文献 18

第1章 引言

1.1课题的研究背景和意义

电压互感器在电网中的使用非常普遍，主要功能是用在变换线路的电压先和隔离电网中的高电压，是一种能将电网中的高电压转为低电压，便于二次侧计量仪表，继电保护，自动装置使用的特殊变压器，是将电力系统中一次系统和二次系统相连接的元件。电压互感器又被称为仪用变压器，是一种电气变换装置，其一次绕组接入电网，二次绕组与测量仪表，保护装置等互相连接，用来间接测量电压，常用于变配电仪表测量和继电保护等回路。然而由于通常使用的电磁式电压互感器的电磁特性，在系统突然受到冲击，电压突然变化的时候，会使铁芯饱和导致铁芯的感抗变小，从而产生铁磁谐振现象。由于电压互感器的铁芯等铁磁元件，这些元件的电感会因为饱和而引起的谐振过电压，会导致相间短路，损坏设备甚至造成停电事故，严重影响了电力系统运行的安全可靠性。

随着电力系统的发展，电压等级的不断提升和远距离输电的增加，电力系统运行的安全可靠性也受到了更多的关注。铁磁谐振过电压是电力系统中非常容易出现，铁磁谐振过电压的存在给电网安全造成了非常大的威胁，所以我们需要对对铁磁谐振现象进行研究，才能有目的性的采取相应的有效措施来消除铁磁谐振现象。

1.2 课题的研究情况

在电力系统中，铁磁谐振是一个常见的故障。当产生某种冲击扰动的时候，比如断路器突然合闸，电网产生瞬时接地等故障，都可能使一相或两相对地电压瞬间升高，致使电压互感器（PT）的铁芯饱和，从而铁芯的电感就会下降，当PT的铁芯的电感与对地电容之间的关系达到某种条件时就可能导致铁磁谐振的产生。系统发生的谐振如果不采取措施消除就会持续存在，状态比较稳定。铁磁谐振还会引起虚假接地的假象,时间一长就会导致很多事故的发生，比如高压侧熔丝烧断或烧毁互感器，绝缘子被炸坏及避雷器的故障，从而造成系统停运。电力行业是国民经济的支柱产业，优质可靠的电力供应是现代化社会持续稳定发展的重要保证。因此，我们经常采取一些消谐措施来保证电力系统运行的安全可靠。由于铁磁谐振现象的复杂性，各措施均有局限性。因此，有必要从谐振的原理出发，分析防止谐振的各种措施，明确其各自的适用范围和优缺点，减少使用中的盲目性，对不同的情况采取不同的消谐措施。

铁磁谐振属于电力系统内的一种自激振荡，是由于PT等铁磁电感的饱和作用使线路内的U和I从正常的状态变化到谐振状态。一般来说，系统受到剧烈的电流冲击就会导致这种现象。然而随着电流的冲击，PT的铁芯电感就会随着I的增大而增大，此时铁芯电感也慢慢饱和，在这种情况下一旦形成了谐振就会维持很长的一段时间，除非线路再次受到新的扰动。

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